CN116112075A - 一种多重验证滤波的可见光无线通信方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多重验证滤波的可见光无线通信方法及装置，方法包括：发射光信号；对光信号进行分光，第一通道留下a光的光信号A，第二通道留下光的光信号B，第三通道留下a光、b光的光信号C；对第一通道、第二通道分别进行分光，得到光信号A1、A2、B1、B2；将光信号A1、A2、B1、B2、C转换为电信号；将电信号A1、A2和B1、B2分别进行共模处理消除白噪声，输出电信号A3和B3；通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；校验电信号A3、B3、A4、B4。本发明传输光信号时不受白光干扰，并且在相对稳定的光源环境下可以稳定通信的装置，是可以应用在高压隔离场合，非接触场合，两侧独立供电的系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种多重验证滤波的可见光无线通信方法及装置，属于光通信技术领域。
背景技术
可见光通信具有低功耗、高安全性、无电磁干扰及无需频谱认证等优势。现有的可见光通信主要采用光纤的多模的有线通信或封闭的光路通信。光纤的多模的有线通信只能用在有线连接的场合，封闭的光路通信需要为光路提供封闭的环境，避免杂光的干扰，成本较高，且受使用环境的限制较大。可见光通信在常规的使用过程中存在容易受外因干扰，导致通讯不可靠。在现实使用过程中，可见光不通过光纤传输，更容易受到外围白光或其他光的干扰。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种多重验证滤波的可见光无线通信方法及装置，该方法传输光信号时不受白光干扰，并且在相对稳定的光源环境下可以稳定通信的装置，是可以应用在高压隔离场合，非接触场合，两侧独立供电的系统。
本发明的技术方案如下：
第一部分
一种多重验证滤波的可见光无线通信方法，包括：
发射光信号，所述光信号包括a光和光，a光和b光携带相同的信息，a光和b光波段不同；
对所述光信号进行分光，分为三通道，第一通道留下a光的光信号A，第二通道留下b光的光信号B，第三通道留下a光、b光的光信号C；
对第一通道、第二通道分别进行分光，得到光信号A1、A2、B1、B2；
将光信号A1、A2、B1、B2、C转换为电信号；
将电信号A1、A2通过差分信号输入，进行共模处理消除白噪声，输出电信号A3；
将电信号B1、B2通过差分信号输入，进行共模处理消除白噪声，输出电信号B3；
通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；
校验电信号A3、B3、A4、B4。
进一步的，还包括根据校验结果判断所述光信号的完整性，具体为：
若电信号A3、B3、A4、B4中一致的信号达到3个，则判定所述光信号完整，否则重新传输所述光信号。
进一步的，所述a光和b光的波段分别为380nm-420nm和492nm-577nm。
第二部分
一种多重验证滤波的可见光无线通信装置，包括信号发射装置和信号接收装置；
所述信号发射装置发出光信号，所述光信号包括包括a光和光，a光和b光携带相同的信息，a光和b光波段不同；
所述信号接收装置包括第一分光单元、第二分光单元、光信号接收单元、差分运放电路和计算单元；
所述第一分光单元将所述光信号进行分光，分出仅包含a光的光信号A，仅包含b光的光信号B和包含a光和b光的光信号C；
所述第二分光单元将所述光信号A和光信号B分别进行分光，得到光信号A1、A2和光信号B1、B2；
光信号接收单元接收所述光信号A1、A2、B1、B2、C，并转换为电信号A1、A2、B1、B2、C；
所述差分运放电路对电信号A1、A2进行共模处理，消除白噪声，得到电信号A3；
差分运放电路对电信号B1、B2进行共模处理，消除白噪声，得到电信号B3；
所述计算单元通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；
所述计算单元校验电信号A3、B3、A4、B4。
进一步的，所述计算单元根据校验结果判断光信号完整性，具体为：
若电信号A3、B3、A4、B4中一致的信号达到3个，则判定所述光信号完整，否则重新传输所述光信号。
进一步的，所述差分运放电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的型号为FX158，所述第二芯片的型号为OPA657N；
所述第一芯片的1引脚与所述第一芯片的2引脚连接；
所述第一芯片的3引脚、5引脚用于接入输入信号；
所述第一芯片的6引脚与所述第一芯片的7引脚连接；
所述第一芯片的4引脚接-15V电压，所述第一芯片的8引脚接+15V电压；
所述第二芯片的1引脚分两路，一路作为信号的输出端，一路通过100KΩ的电阻R4与所述第二芯片的4引脚连接；
所述第二芯片的2引脚接+15V电压；
所述第二芯片的3引脚分两路，一路通过100KΩ的电阻R3接地，一路通过100KΩ的电阻R2与所述第一芯片的7引脚连接；
所述第二芯片的4引脚通过100KΩ的电阻R1与所述第一芯片的1引脚连接；
所述第二芯片的5引脚接-15V电压。
进一步的，所述信号发射装置发出的a光和b光分别为紫光和绿光，紫光和绿光的波段分别为380nm-420nm和492nm-577nm。
进一步的，所述第一分光单元通过紫光带通滤光片分出紫光，通过绿光带通滤光片分出绿光，通过380nm-577nm的带通滤光片分出包含紫光和绿光的光信号C。
进一步的，所述光信号接收单元为PIN接受电路。
本发明具有如下有益效果：
本发明传输光信号时将一个信号通过两个光源发出，并通过硬件晕放电路消除共模干扰以得到信号，通过快速傅里叶变换对混合光源中的信号进行剥离，通过置信度判断信号完整性，极大地提高了光通信抗干扰能力，不受白光干扰，并且在相对稳定的光源环境下可以稳定通信的装置，是可以应用在高压隔离场合，非接触场合，两侧独立供电的系统。
附图说明
图1为本发明方法的信号传输示意图。
图2为本发明实施例的差分运放电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
第一部分
一种多重验证滤波的可见光无线通信方法，包括：
发射光信号，所述光信号包括a光和光，a光和b光携带相同的信息，a光和b光波段不同；
对所述光信号进行分光，分为三通道，第一通道留下a光的光信号A，第二通道留下b光的光信号B，第三通道留下a光、b光的光信号C；
对第一通道、第二通道分别进行分光，得到光信号A1、A2、B1、B2；
将光信号A1、A2、B1、B2、C转换为电信号；
将电信号A1、A2通过差分信号输入，进行共模处理消除白噪声，输出电信号A3；
将电信号B1、B2通过差分信号输入，进行共模处理消除白噪声，输出电信号B3；
通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；快速傅里叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号，能够单独校验紫光信号与绿光信号；
校验电信号A3、B3、A4、B4。
在一种具体的实施方式中，还包括根据校验结果判断所述光信号的完整性，具体为：
若电信号A3、B3、A4、B4中一致的信号达到3个，则判定所述光信号完整，否则重新传输所述光信号。
在一种具体的实施方式中，所述a光和b光的波段分别为380nm-420nm和492nm-577nm。
第二部分
一种多重验证滤波的可见光无线通信装置，包括信号发射装置和信号接收装置；
所述信号发射装置发出光信号，所述光信号包括包括a光和光，a光和b光携带相同的信息，a光和b光波段不同；
所述信号接收装置包括第一分光单元、第二分光单元、光信号接收单元、差分运放电路和计算单元；
所述第一分光单元将所述光信号进行分光，分出仅包含a光的光信号A，仅包含b光的光信号B和包含a光和b光的光信号C；
所述第二分光单元将所述光信号A和光信号B分别进行分光，得到光信号A1、A2和光信号B1、B2；
光信号接收单元接收所述光信号A1、A2、B1、B2、C，并转换为电信号A1、A2、B1、B2、C；
所述差分运放电路对电信号A1、A2进行共模处理，消除白噪声，得到电信号A3；
差分运放电路对电信号B1、B2进行共模处理，消除白噪声，得到电信号B3；
所述计算单元通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；快速傅里叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号，能够单独校验a光信号与b光信号；
所述计算单元校验电信号A3、B3、A4、B4。
在一种具体实施方式中，所述计算单元根据校验结果判断光信号完整性，具体为：
若电信号A3、B3、A4、B4中一致的信号达到3个，则判定所述光信号完整，否则重新传输所述光信号。
在一种具体实施方式中，所述差分运放电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的型号为FX158，所述第二芯片的型号为OPA657N；
所述第一芯片的1引脚与所述第一芯片的2引脚连接；
所述第一芯片的3引脚、5引脚用于接入输入信号；
所述第一芯片的6引脚与所述第一芯片的7引脚连接；
所述第一芯片的4引脚接-15V电压，所述第一芯片的8引脚接+15V电压；
所述第二芯片的1引脚分两路，一路作为信号的输出端，一路通过100KΩ的电阻R4与所述第二芯片的4引脚连接；
所述第二芯片的2引脚接+15V电压；
所述第二芯片的3引脚分两路，一路通过100KΩ的电阻R3接地，一路通过100KΩ的电阻R2与所述第一芯片的7引脚连接；
所述第二芯片的4引脚通过100KΩ的电阻R1与所述第一芯片的1引脚连接；
所述第二芯片的5引脚接-15V电压。
在一种具体实施方式中，所述信号发射装置发出的a光和b光分别为紫光和绿光，紫光和绿光的波段分别为380nm-420nm和492nm-577nm。
在一种具体实施方式中，所述第一分光单元通过紫光带通滤光片分出紫光，通过绿光带通滤光片分出绿光，通过380nm-577nm的带通滤光片分出包含紫光和绿光的光信号C。
在一种具体实施方式中，所述光信号接收单元为PIN接受电路。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种多重验证滤波的可见光无线通信方法，其特征在于，包括：
发射光信号，所述光信号包括a光和光，a光和b光携带相同的信息，a光和b光波段不同；
对所述光信号进行分光，分为三通道，第一通道留下a光的光信号A，第二通道留下b光的光信号B，第三通道留下a光、b光的光信号C；
对第一通道、第二通道分别进行分光，得到光信号A1、A2、B1、B2；
将光信号A1、A2、B1、B2、C转换为电信号；
将电信号A1、A2通过差分信号输入，进行共模处理消除白噪声，输出电信号A3；
将电信号B1、B2通过差分信号输入，进行共模处理消除白噪声，输出电信号B3；
通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；
校验电信号A3、B3、A4、B4。
2.根据权利要求1所述多重验证滤波的可见光无线通信方法，其特征在于，还包括根据校验结果判断所述光信号的完整性，具体为：
若电信号A3、B3、A4、B4中一致的信号达到3个，则判定所述光信号完整，否则重新传输所述光信号。
3.根据权利要求1所述多重验证滤波的可见光无线通信方法，其特征在于，所述a光和b光的波段分别为380nm-420nm和492nm-577nm。
4.一种多重验证滤波的可见光无线通信装置，其特征在于，包括信号发射装置和信号接收装置；
所述信号发射装置发出光信号，所述光信号包括包括a光和光，a光和b光携带相同的信息，a光和b光波段不同；
所述信号接收装置包括第一分光单元、第二分光单元、光信号接收单元、差分运放电路和计算单元；
所述第一分光单元将所述光信号进行分光，分出仅包含a光的光信号A，仅包含b光的光信号B和包含a光和b光的光信号C；
所述第二分光单元将所述光信号A和光信号B分别进行分光，得到光信号A1、A2和光信号B1、B2；
光信号接收单元接收所述光信号A1、A2、B1、B2、C，并转换为电信号A1、A2、B1、B2、C；
所述差分运放电路对电信号A1、A2进行共模处理，消除白噪声，得到电信号A3；
差分运放电路对电信号B1、B2进行共模处理，消除白噪声，得到电信号B3；
所述计算单元通过快速傅里叶变换将电信号C中的a光和b光剥离出来，得到电信号A4、B4；
所述计算单元校验电信号A3、B3、A4、B4。
5.根据权利要求4所述多重验证滤波的可见光无线通信装置，其特征在于，所述计算单元根据校验结果判断光信号完整性，具体为：
若电信号A3、B3、A4、B4中一致的信号达到3个，则判定所述光信号完整，否则重新传输所述光信号。
6.根据权利要求4所述多重验证滤波的可见光无线通信装置，其特征在于，所述差分运放电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的型号为FX158，所述第二芯片的型号为OPA657N；
所述第一芯片的1引脚与所述第一芯片的2引脚连接；
所述第一芯片的3引脚、5引脚用于接入输入信号；
所述第一芯片的6引脚与所述第一芯片的7引脚连接；
所述第一芯片的4引脚接-15V电压，所述第一芯片的8引脚接+15V电压；
所述第二芯片的1引脚分两路，一路作为信号的输出端，一路通过100KΩ的电阻R4与所述第二芯片的4引脚连接；
所述第二芯片的2引脚接+15V电压；
所述第二芯片的3引脚分两路，一路通过100KΩ的电阻R3接地，一路通过100KΩ的电阻R2与所述第一芯片的7引脚连接；
所述第二芯片的4引脚通过100KΩ的电阻R1与所述第一芯片的1引脚连接；
所述第二芯片的5引脚接-15V电压。
7.根据权利要求4所述多重验证滤波的可见光无线通信装置，其特征在于，所述信号发射装置发出的a光和b光分别为紫光和绿光，紫光和绿光的波段分别为380nm-420nm和492nm-577nm。
8.根据权利要求7所述多重验证滤波的可见光无线通信装置，其特征在于，所述第一分光单元通过紫光带通滤光片分出紫光，通过绿光带通滤光片分出绿光，通过380nm-577nm的带通滤光片分出包含紫光和绿光的光信号C。
9.根据权利要求4所述多重验证滤波的可见光无线通信装置，其特征在于，所述光信号接收单元为PIN接受电路。
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